有刷直流电机是一种直流电机，有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载，上海微型驱动系统客户至上。由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复杂，上海微型驱动系统客户至上，可靠性差，故障多，上海微型驱动系统客户至上，维护工作量大，寿命短，换向火花易产生电磁干扰。中文名有刷直流电机外文名BDCMotor尺寸范围8mm-35mm转速12000rpm扭矩范围有无铁芯无目录1有刷直流电机的工作原理2有刷直流电机的种类3工作原理▪定子▪转子▪电刷和换向器▪永磁体▪并激▪串激▪复激▪基本驱动电路▪速度控制▪反馈机制▪传感器反馈▪反电磁通量（BEMF）4直流电机的励磁方式5总结有刷直流电机有刷直流电机的工作原理编辑语音有刷直流电机的工作原理图如图2-1所示。在有刷直流电机的固定部分有磁铁，这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组。图2-1所示的两极有刷直流电机的固定部分(定子)上装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分(转子)上装设电枢铁芯。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁芯上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈。电动汽车运行性能的好坏主要是由其驱动系统决定的。上海微型驱动系统客户至上

    而小功率电动汽车方面，质量轻、体积小和高效的pMsMDives发展前景好。①直流电机驱动系统。该系统中的电机为有刷直流电机，电机控制器一般采用斩波器控制方式；②感应电机交流驱动系统。该系统中的电机一般采用转子为鼠笼结构的三相交流异步电机，电机控制器用矢量控制的变频调速方式；③永磁同步电机交流驱动系统。其中的永磁同步电机包括无刷直流电机(BDCM)和三相永磁同步电机(PMSM)。在上述三类驱动系统中，PMSM或BDCM的永磁同步电机交流驱动系统效率**高、体积**小、重量**轻，也无直流电机的换向器和电刷等缺点，在电动汽车中也得到了一定的应用。但该类驱动系统目前还存在成本太高的缺点，在可靠性和使用寿命等指标上也比感应电机差，另外，对于功率较大的PMSM和BDCM要做到体积小、重量轻尚存在一定的技术难度。我国是盛产永磁材料的国家，特别是稀土永磁材料钦铁硼资源在我国非常丰富，随着技术不断进步与成本不断降低，永磁同步电机驱动系统在电动汽车上的应用也具有很好的前景。驱动系统电机编辑语音电机是电动汽车的驱动单元，它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性，所以需要通过计算机辅助设计，对电机的电磁场、温度场和应力场进行有限元分析。上海常规驱动系统特征直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。

    电机的噪音能够得到衰减，并且此时MOSFET（或BJT）中的开关损耗也可以忽略。一般来说，针对给定的电机用实验的办法找到满意的PWM频率是一个好办法。如何使用PIC单片机来产生控制BDC电机速度的PWM信号？一个方法是通过编写专门的汇编或C代码来交替翻转输出引脚的电平(1)。另一个方法是选择带有硬件PWM模块的PIC单片机。Microchip提供的具有该功能的模块为CCP和ECCP模块。许多PIC单片机都具有CCP和ECCP模块。请参见产品选型指南了解具有这些功能模块的器件。注1：Microchip的应用笔记AN847给出了使用固件对I/O引脚进行脉宽调制的汇编代码例程。CCP模块（捕捉比较和PWM（CaptureCompare和PWM）的英文缩写）能够在一个I/O引脚上输出分辨率为10位的PWM信号。10位分辨率意味着模块可以在0%至100%的范围内实现210（即1024）个可能的占空比值。使用该模块的优点是它能在I/O引脚上自主产生PWM信号，这样解放了处理器，使之有时间完成其他任务。CCP模块*要求开发者对模块的参数进行配置。配置模块包括设置频率和占空比寄存器。ECCP模块（增强型捕捉比较和PWM（EnhancedCaptureCompare和PWM）的英文缩写）不*能提供CCP模块的所有功能，还可以驱动全桥或半桥电路。

    IBRK箭头描绘了这一点，设计H桥电路时，必须要考虑到一个非常重要的事项。当电路的输入不可预测（比如单片机启动过程中）时，必须将所有的MOSFET偏置到关断状态。这将确保H桥每个半桥上的MOSFET绝不会同时导通。同时导通同一个半桥上的MOSFET将导致电源短路，**终导致损坏MOSFET，致使电路无法工作。每个MOSFET驱动器输入端上的下拉电阻将实现该功能[1]。有刷直流电机速度控制BDC电机的速度与施加给电机的电压成正比。当使用数控技术时，脉宽调制（PWM）信号被用来产生平均电压。电机的绕组充当一个低通滤波器，因此具有足够频率的PWM信号将会在电机绕组中产生一个稳定的电流。平均电压、供电电压和占空比的关系由以下公式给出：公式1：VAVERAGE=D×VSUPPLY速度和占空比之间成正比关系。例如，如果额定BDC电机在12V时以转速15000RPM旋转，则当给电机施加占空比为50%的信号时，则电机将（理想情况下）以7500RPM的转速旋转。PWM信号的频率是考虑的重点。频率太低会导致电机转速过低，噪音较大，并且对占空比变化的响应过慢。频率太高，则会因开关设备的开关损耗而降低系统的效率。经验之谈是在4kHz至20kHz范围内，调制输入信号的频率。这个范围足够高。驱动系统是能量存储系统与车轮之间的纽带，其作用是将能量存储系统输出的能量(化学能、电能)转换为机械能。

    PMDC电机的缺点是永磁体的磁性会随着时间的推移逐渐衰退。某些PMDC电机的永磁体上还绕有绕组，以防止磁性丢失的情况发生。PMDC电机的性能曲线（电压与速度关系曲线）的线性非常好。电流与转矩成线性关系。由于定子磁场是恒定的，所以这类电机对电压变化的响应非常快。有刷直流电机并激并激有刷直流（Shunt-woundBrushedDC，SHWDC）电机的励磁线圈与电枢并联。励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互**。因此，这类电机具有***的速度控制能力。SHWDC电机通常用在需要五个或五个以上马力的应用中。在SHWDC电机中，不会出现磁性丢失的问题，因此它们通常比PMDC电机更加可靠。有刷直流电机串激串激有刷直流（Series-woundBrushedDC，SWDC）电机的励磁线圈与电枢串联。由于定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加，因此这类电机是大转矩应用的理想之选。SWDC电机的缺点是它不能像PMDC和SHWDC电机那样对速度进行精确控制。有刷直流电机复激复激（CompoundWound，CWDC）电机是并激和串激电机的结合体。CWDC电机可产生串激和并激两种磁场。CWDC电机综合了SWDC和SHWDC电机的性能，它具有比SHWDC电机更大的转矩，又能提供比SWDC电机更佳的速度控制[2]。应用在电动汽车上的电机主要包括直流电机、鼠笼式感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。上海微型驱动系统客户至上

驱动系统是电动汽车**主要的系统之一。上海微型驱动系统客户至上

    b)所示的是放在外转子内的间隔排列着10块磁钢的定子，在中间的毂板上开有两个孔，电刷的刷握就设在孔的背侧，电刷带着导线被弹簧从刷握中弹出。有刷电机的定子轴端套有一个螺母，其作用是防止在加工中损伤轴上的螺纹。把电刷整理好装入刷握中，然后将这一端送进图2-3(a)所示的孔中，电刷就可以接触换向器平面，借助弹簧的弹力对换向器压紧，而磁钢正好进入外转子绕组中，只留一个很小的环形气隙。这个环形气隙的直径越大，电机产生的转矩也越大。由于有刷电机在设计中的改进，无须齿轮减速，可实现低噪声、低成本。很多低价位的电动自行车***采用了这种电机。但这种电机扭矩小，载重负荷小，爬坡能力不佳，使用时耗电较多，仍然采用机械式的电刷换相器，电机寿命问题尚未得到解决，因此中***电动自行车均未采用这种电机。有刷直流电机工作原理编辑语音图1给出了一个简单BDC电机的结构。所有BDC电机的基本组件都是一样的：定子、电刷和换向器。后面将更详细地介绍每个组件.有刷直流电机定子定子会在转子周围产生固定的磁场。这一磁场可由永磁体或电磁绕组产生。BDC电机的类型由定子的结构或电磁绕组连接到电源的方式划分（欲知BDC电机的不同类型请参见步进电机的类型）。上海微型驱动系统客户至上

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